摘 要

為解決煤礦井下管道安裝中法蘭螺栓孔對接難度大、人工操作強(qiáng)度高、傳統(tǒng)機(jī)械臂效率低等問題，設(shè)計了垂直起降式管道螺孔對接機(jī)器人。采用叉車式舉升機(jī)構(gòu)替代傳統(tǒng)機(jī)械臂，搭配平移、旋轉(zhuǎn)、傾斜機(jī)構(gòu)及新型主動滾動抓取夾手，并增設(shè)臨時托架優(yōu)化作業(yè)流程;基于改進(jìn)D?H法建立機(jī)器人連桿坐標(biāo)系與運動學(xué)模型，利用ADAMS開展動力學(xué)仿真(驗證夾取接觸力、液壓缸推力達(dá)標(biāo))，搭建試驗臺對主動滾動夾手進(jìn)行功能驗證。結(jié)果表明：機(jī)器人可實現(xiàn)管道精準(zhǔn)夾取、舉升、平移及螺孔定位(孔心偏差≤±1 mm)，滿足井下管道半自動化安裝需求，降低人力成本與安全風(fēng)險，為巷道管道智能化安裝提供技術(shù)支撐。

文章來源：《智能礦山》2025年第11期“礦山機(jī)器人技術(shù)創(chuàng)新與實踐特刊”

第一作者：郎智明，副研究員，主要從事機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計研發(fā)工作。 E-mail：langzhiming@sia.cn

作者單位：中國科學(xué)院沈陽自動化研究所； 沈陽理工大學(xué)

引用格式：郎智明，歐陽子江，卜春光，等.礦井巷道垂直起降式管道螺孔對接機(jī)器人設(shè)計與分析[J].智能礦山，2025，6(11)：15-23.

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我國煤礦井下管道安裝與維護(hù)的工程量巨大，每年新鋪設(shè)管道長度超過 40 000 km，管道維護(hù)長度超過 20 000 km。井下空間狹窄、管道類型與管徑規(guī)格多、質(zhì)量大，目前管道安裝分為人工操作和機(jī)械臂操作2種形式，其中人工操作施工難度大、作業(yè)強(qiáng)度高、標(biāo)準(zhǔn)化程度低和安全風(fēng)險大等突出問題；而傳統(tǒng)機(jī)械臂設(shè)計復(fù)雜，自由度多，算法運行效率低。針對以上問題，筆者設(shè)計了一種垂直起降式管道安裝機(jī)器人替代人工完成管道對接，并進(jìn)行了三維建模，開展運動學(xué)、動力學(xué)仿真分析，對部分零部件完成了試驗驗證，以期實現(xiàn)井下管道安裝的半自動化、智能化。

為提升管道安裝作業(yè)效率，區(qū)別于傳統(tǒng)管道安裝機(jī)器人使用的常規(guī)機(jī)械臂，創(chuàng)新采用直線升降式叉車車架，縮短作業(yè)周期，提高工作效率；輔以其他自由度，實現(xiàn)管道傾斜、偏轉(zhuǎn)和滾轉(zhuǎn)，精準(zhǔn)完成管道法蘭螺紋孔的對接。由于管道長度通常超過巷道的高與寬，機(jī)器人底盤設(shè)置臨時托架，可將管道從巷道一側(cè)轉(zhuǎn)移至另一側(cè)，完成管道卸車或安裝作業(yè)，進(jìn)一步優(yōu)化了作業(yè)流程。

巷道管道安裝機(jī)器人設(shè)計

垂直起降式管道安裝機(jī)器人作業(yè)巷道高和寬均為5 m，針對直徑為108～355 mm的鋼管進(jìn)行抓取，鋼管≥ 500 kg。機(jī)械臂安裝在車輛底盤上，底盤高1 m。底盤上具有平移、水平旋轉(zhuǎn)2個自由度，夾取機(jī)構(gòu)具有傾斜和管道滾轉(zhuǎn)兩個自由度，能控制管道與墻壁之間的距離、夾角和傾角，以適應(yīng)管道在巷道不同的安裝空間位置，并在抓取后實現(xiàn)管道滾轉(zhuǎn)，以調(diào)整安裝法蘭螺栓孔的相對位置，順利實現(xiàn)管道對接。

井下巷道垂直起降式管道螺孔對接機(jī)器人設(shè)計主要由車輛底盤、舉升機(jī)構(gòu)、平移機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、傾斜機(jī)構(gòu)、夾取機(jī)構(gòu)和臨時托架等部分組成，其中叉車式舉升機(jī)構(gòu)包括基座、一級舉升機(jī)構(gòu)和二級舉升機(jī)構(gòu)，機(jī)器人最小空間尺寸為2 200×3 800×3 600 mm3（寬 × 長 × 高），井下巷道垂直起降式管道螺孔對接機(jī)器人主要組成部分如圖1所示。

圖1 井下巷道垂直起降式管道螺孔對接機(jī)器人主要組成部分

1.1 舉升機(jī)構(gòu)設(shè)計方案

叉車原理的垂直起降機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)式機(jī)械臂相比，更適用于井下管道安裝的工況，設(shè)計為三倍行程的舉升結(jié)構(gòu)，舉升結(jié)構(gòu)原理示意如圖2所示。

圖2 舉升結(jié)構(gòu)原理示意

與常規(guī)叉車門架之間使用滾輪與導(dǎo)槽不同，本設(shè)計在舉升基座與一級舉升結(jié)構(gòu)和一級舉升結(jié)構(gòu)與二級舉升結(jié)構(gòu)之間使用的是多組直線導(dǎo)軌，保證這兩組運動的穩(wěn)定性。

為保證在大負(fù)載工況下舉升機(jī)構(gòu)完全升起后頂端的精度，直線導(dǎo)軌與滑塊連接處的重疊≥600 mm；同時，由垂直舉升機(jī)構(gòu)安裝在1 m高的移動車輛底盤上，該機(jī)構(gòu)的二級舉升機(jī)構(gòu)最低點應(yīng)使機(jī)械抓手中心水平面不高于放置于地面的鋼管中心水平面。因此，一級舉升機(jī)構(gòu)高度為2 075 mm、二級舉升機(jī)構(gòu)高度為2 425 mm，可以抓取地面上的鋼管，安裝高于地面4 900 mm的鋼管。

1.2 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)及平移機(jī)構(gòu)設(shè)計

舉升機(jī)構(gòu)的水平旋轉(zhuǎn)運動動力源為液壓馬達(dá)，采用蝸輪蝸桿實現(xiàn)低速高轉(zhuǎn)矩，舉升結(jié)構(gòu)隨渦輪旋轉(zhuǎn)可做出360°回轉(zhuǎn)，也可微調(diào)管道與巷壁之間的夾角。蝸輪蝸桿作為傳動裝置，保證了足夠的力矩使之正常運行，還具備自鎖功能，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計如圖3所示。

圖3 旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計

為使機(jī)器人擁有足夠工作空間，還需1個能實現(xiàn)水平面平移自由度的結(jié)構(gòu)，平移機(jī)構(gòu)設(shè)計原理如圖4所示。該運動為大負(fù)載、大行程、中低速的水平直線運動，因此選用液壓馬達(dá)作為動力源，并采用鏈輪鏈條傳動將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，鏈條長度可隨行程調(diào)整。液壓馬達(dá)驅(qū)動鏈輪鏈條，選取幾節(jié)鏈條與移動滑臺固定，移動滑臺底面設(shè)有2組直線導(dǎo)軌，滑臺可隨鏈條運動平移，直線導(dǎo)軌用來確保運動的直線度與平穩(wěn)性。

圖4 平移機(jī)構(gòu)設(shè)計原理

1.3 主動滾動抓取夾手設(shè)計

對于管道主動滾轉(zhuǎn)的自由度，國內(nèi)外目前尚無實現(xiàn)管道主動滾轉(zhuǎn)的夾持工具，為實現(xiàn)該功能，需設(shè)計1種帶有滾輪的機(jī)械爪，夾持管道時，始終保持有3個及以上滾輪與管道接觸，其中至少有1個滾輪具有主動旋轉(zhuǎn)功能。旋轉(zhuǎn)時，通過2個相互擠壓的外接圓柱構(gòu)成摩擦輪傳動，利用二者始終保持夾緊的摩擦力，帶動管道在夾爪內(nèi)滾轉(zhuǎn)。

設(shè)計適應(yīng)管徑范圍為巷道內(nèi)常用的直徑為108～355 mm，質(zhì)量≥500 kg。抓取方式為垂直于地面對稱式，整個夾取過程采用的是“連夾帶摟”方式，使其最終與夾爪之間的接觸完全通過4個滾輪，主動滾動抓取夾手抓取過程如圖5所示。

圖5 主動滾動抓取夾手抓取過程

為實現(xiàn)順利抓取，設(shè)計細(xì)節(jié)包括以下3個方面。

（1）夾爪最末端安裝能被動旋轉(zhuǎn)的柱輥，通過柱輥與管道之間的滾動接觸，管道能順利離開地面。

（2）夾爪末端設(shè)計成較小的曲率半徑，以便夾爪末端能順利探入管道下方，避免夾傷管道。曲率半徑由末端向上逐漸增大，該曲線首選漸開線，其次也可由若干圓弧擬合而成。

（3）由于夾爪完全夾緊管道后其下部有可能會相交，所以必須設(shè)計為交錯式夾手。一側(cè)為雙手、一側(cè)為單手，夾取結(jié)構(gòu)側(cè)視示意如圖6所示。

圖6 夾取結(jié)構(gòu)側(cè)視示意

在主動滾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)設(shè)計中，主動輪為夾爪上安裝的橡膠滾輪，從動輪為管道，動力源為液壓馬達(dá)。常規(guī)井下管道的法蘭螺栓孔數(shù)量最少為8個，所以對接螺孔時管道滾轉(zhuǎn)的最大角度為22.5°。該角度非常小，也就是螺孔對接時管道滾轉(zhuǎn)的速度很低，夾取結(jié)構(gòu)示意如圖7所示。

圖7 夾取結(jié)構(gòu)示意

液壓馬達(dá)通常以高轉(zhuǎn)矩低轉(zhuǎn)速的方式工作，但對本設(shè)計工況，液壓馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速較高，液壓馬達(dá)在低速工作時易發(fā)生爬行情況（指在轉(zhuǎn)速過低時，馬達(dá)不能保持勻速的狀態(tài)，時動時停），因此需設(shè)計減速箱對液壓馬達(dá)進(jìn)行減速，同時在主動橡膠滾輪的一端安裝增量編碼器，用來控制法蘭螺栓光孔之間錯位角度的調(diào)整。

1.4 管道傾斜機(jī)構(gòu)設(shè)計

為控制管道安裝時與地面的俯仰角度，需要設(shè)計1個傾斜管道機(jī)構(gòu)，管道傾斜機(jī)構(gòu)示意如圖8所示。

圖8 管道傾斜機(jī)構(gòu)示意

機(jī)械抓手的安裝座通過一懸臂軸安裝于舉升機(jī)構(gòu)之上，驅(qū)動元件為液壓缸。為獲得足夠的轉(zhuǎn)矩，液壓缸置于懸臂軸的一側(cè)并保持一定距離，液壓缸外筒與舉升機(jī)構(gòu)鉸接、活塞桿與機(jī)械抓手的安裝座鉸接，當(dāng)活塞桿伸縮時，機(jī)械抓手帶著夾持的管道做俯仰運動。

1.5 臨時托架設(shè)計

鑒于巷道內(nèi)空間受限，鋼管長度通常大于巷道寬度，水平旋轉(zhuǎn)鋼管存在較大難度，增設(shè)1套臨時托架配合機(jī)器人作業(yè)。抓手在左右平移過程中，可將鋼管暫置于臨時托架之上，待完成自身旋轉(zhuǎn)之后，再行抓取管道，繼而將管道由巷道的一側(cè)轉(zhuǎn)移至另一側(cè)。托架的鋼管支撐部分為直徑為365 mm 的半圓弧，放置直徑為108 ～355 mm 的鋼管，高度設(shè)定為2 600 mm，確保當(dāng)鋼管暫置于臨時托架上之時，舉升機(jī)構(gòu)能夠從鋼管下鉆過。臨時托架的使用過程如圖9所示，各分圖呈現(xiàn)了利用臨時托架實現(xiàn)鋼管左右轉(zhuǎn)移的運動流程。

圖9 臨時托架的使用過程

巷道管道安裝機(jī)器人運動學(xué)建模

巷道管道安裝機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)合改進(jìn)的D-H 法建立連桿坐標(biāo)系，建立機(jī)器人的連桿坐標(biāo)系如圖10所示。其中0坐標(biāo)系為大地，1～6坐標(biāo)系分別對應(yīng)平移機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、舉升機(jī)構(gòu)、管道傾斜機(jī)構(gòu)和夾取機(jī)構(gòu)（包括管道滾動結(jié)構(gòu)））。

圖10 機(jī)器人的連桿坐標(biāo)系

由建立的機(jī)器人連桿坐標(biāo)系以及機(jī)器人各關(guān)節(jié)參數(shù)得到改進(jìn)的D-H參數(shù)見表1，其中：旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中為為1~6）變量，移動關(guān)節(jié)中為1~3）為變量，_-1為繞_-1軸從到的角度，_-1為沿軸方向從_-1的距離。

表1 機(jī)器人連桿及關(guān)節(jié)參數(shù)

2.1 巷道管道安裝機(jī)器人正運動學(xué)分析

機(jī)器人的正運動學(xué)是利用機(jī)器人各連桿和關(guān)節(jié)的參數(shù)與相鄰坐標(biāo)系間的齊次變換矩陣，求解末端執(zhí)行器在基座坐標(biāo)系中的位置和姿態(tài)的坐標(biāo)，得到機(jī)械臂相對于基坐標(biāo)系的末端空間位置與各個關(guān)節(jié)的變量和姿態(tài)之間的關(guān)系。合理給定各關(guān)節(jié)的運動狀態(tài)，確定所需機(jī)械臂末端的空間位置和姿態(tài)。經(jīng)過計算，得到初始位置姿態(tài)如圖11所示。

圖11 初始位置姿態(tài)

2.2 巷道管道安裝機(jī)器人工作空間分析

工作空間是指末端執(zhí)行器所能達(dá)到的最大空間。經(jīng)過上節(jié)運動學(xué)分析后可知，在給定機(jī)器人各關(guān)節(jié)的角度后，便可以根據(jù)正運動學(xué)求出其末端點的位姿。

管道螺孔對接機(jī)器人具有2個移動關(guān)節(jié)和4個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，使用蒙特卡羅法，利用 MATLAB機(jī)器人工具箱中的“fkine”函數(shù)進(jìn)行5 000次描點，得到巷道管道安裝機(jī)器人機(jī)械臂的工作空間示意如圖12所示，該系統(tǒng)的工作空間包含了長寬高約為3 m × 0.5 m× 4.5 m的空間范圍，由于夾爪結(jié)構(gòu)本身占用了管道上方的空間（高約 0.55 m），以及夾取過程中管道會發(fā)生垂直向上移動（約 0.45 m），此2種情況無法在運動學(xué)中體現(xiàn)，所以該機(jī)械臂在垂直方向上已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計要求；同理，該機(jī)械臂在水平方向上也達(dá)到了設(shè)計要求。

圖12 機(jī)器人工作空間界面示意

巷道管道安裝機(jī)器人動力學(xué)仿真與分析

3.1 巷道管道安裝機(jī)器人模型建立

采用 ADAMS 動力學(xué)仿真，先行定義機(jī)器人各部件之間的配合，包括：舉升裝置首先通過水平鏈條傳動完成橫向移動，再通過蝸輪蝸桿傳動完成水平旋轉(zhuǎn)運動；舉升裝置中，通過抬升鏈條來控制1級和2級舉升機(jī)構(gòu)實現(xiàn)上升或下降；2級舉升機(jī)構(gòu)與機(jī)械抓手之間的液壓缸，控制機(jī)械抓手的傾斜；抓手通過兩側(cè)對稱布置的液壓缸，實現(xiàn)夾緊與打開。

由于ADAMS中默認(rèn)系統(tǒng)中零部件無碰撞、無摩擦，本次仿真的真實工況在管道與地面、管道與抓手零部件間存在碰撞和摩擦，需對可能存在碰撞和摩擦的零件間添加接觸力，即抓手的7個“手指”部位與6個摩擦輪，總計13個接觸。

機(jī)器人動作總計多達(dá)7個驅(qū)動源，為達(dá)到真實模擬機(jī)器人工作的目的，通過使用運動工具箱（Motions）分別施加驅(qū)動。本系統(tǒng)在2級抬升結(jié)構(gòu)中用到了滑輪組，仿真時需要在 ADAMS 中設(shè)置添加。設(shè)置滑輪屬性維數(shù)部分中寬度為30.0 mm、深度為10.0 mm、半徑為10.0 cm，角度為20.0°，接觸參數(shù)部分沒有特殊要求，默認(rèn)即可。帶輪的各項參數(shù)設(shè)置見表2。繩索纏繞順序依次選擇為c1，c2，c3，終止錨點選擇為繩索終端固定，直徑設(shè)置為20 cm，其余沒有特殊要求，默認(rèn)即可。

表2 滑輪布置參數(shù)

模型建立后，仿真抓手夾緊，舉升和平移、旋轉(zhuǎn)等主要運動過程，以4個摩擦輪與管道的接觸力、夾緊過程中抓取液壓缸的推力和舉升過程中舉升液壓缸的推力為例進(jìn)行分析。

3.2 巷道管道安裝機(jī)器人夾取接觸力測試

各位置的夾爪摩擦輪管道與夾緊力測量曲線如圖13所示，分析得出以下4個方面的結(jié)論。

圖13 各位置的夾爪摩擦輪管道與的夾緊力測量曲線

（1）開始時，夾取結(jié)構(gòu)尚未夾取管道，摩擦輪與管道之間尚未接觸，力為0。

（2）在1 s內(nèi)，隨著夾取結(jié)構(gòu)的夾緊，各摩擦輪逐個與管道接觸，隨之產(chǎn)生夾緊力。因為夾緊過程為由松變緊，管道會在夾爪內(nèi)晃動，接觸力也會產(chǎn)生極大波動，最大值出現(xiàn)在右上部分的摩擦輪，為70 000 N，之后慢慢穩(wěn)定，以上方2組摩擦輪剛接觸且夾緊力為0時的穩(wěn)定狀態(tài)為初始夾緊狀態(tài)，此時左、右下方2組摩擦輪與管道夾緊力分別約為3 290.14 N和2 517.30 N，與計算值3 259 N和 2 883 N接近。

（3）在2~4 s內(nèi)，舉升結(jié)構(gòu)開始工作，管道在夾爪內(nèi)勻速向上位移，各力出現(xiàn)不同波動，但力的矢量和基本不會發(fā)生太大變化。

（4）5~8 s和8~9 s是基座平移和旋轉(zhuǎn)的運動過程，由于運動性質(zhì)與舉升過程類似，所以力的直觀數(shù)據(jù)也會相似。

3.3 夾取液壓缸的推力測試

通過仿真，得到了夾取液壓缸的推力曲線如圖14所示，運動過程與上文相同，由于在夾緊過程中所需推力最大，所以截取了前5 s的測量曲線作為代表，經(jīng)過分析，夾取液壓缸在夾緊過程中最大瞬時推力產(chǎn)生在管道與夾爪碰撞的時刻，導(dǎo)致數(shù)值極大，但并沒有參考意義，后續(xù)夾取作業(yè)穩(wěn)定后，左右2側(cè)液壓缸推力也會逐漸穩(wěn)定至476.3 N與188.6 N，該液壓缸的最大輸出推力為30 kN，已經(jīng)達(dá)到了該部分結(jié)構(gòu)的目標(biāo)需求。

圖14 夾取液壓缸的推力測量曲線

3.4 舉升液壓缸的推力測試

通過與上文同樣的仿真，截取了前5 s的舉升液壓缸壓力測量曲線如圖15所示。經(jīng)過分析，舉升作業(yè)穩(wěn)定后，舉升液壓缸推力逐漸穩(wěn)定至約11 620 N，液壓缸的最大輸出推力為50 kN，達(dá)到了該部分結(jié)構(gòu)的目標(biāo)需求。

圖 15 舉升液壓缸的推力測量曲線

主動滾動抓取夾手試驗

4.1 試驗臺搭建

試驗聚焦抓手的單獨部件功能，搭建試驗臺實現(xiàn)抓手與舉升裝置的等效運動。采購載質(zhì)量2 t級的手動液壓叉車，模擬舉升機(jī)構(gòu)在垂直地面方向的運動，再將夾爪安裝在叉車的貨叉之上。

4.2 試驗件選取

因市面難以采購到帶法蘭邊的合適直徑鋼管，故采用預(yù)先在管道上標(biāo)記刻度的方法。采購?fù)鈴綖?55 mm鋼管，在鋼管端部的圓柱面上每隔10 cm弦長，用紅色記號筆標(biāo)記刻度；采購?fù)鈴?20 mm鋼管，在鋼管端部的圓柱面上每隔6 cm弦長，用紅色記號筆標(biāo)記刻度。采購?fù)鈴?10 mm鋼管，在鋼管端部的圓柱面上每隔3 cm弦長，用紅色記號筆標(biāo)記刻度，鋼管刻度標(biāo)記如圖16所示。

圖16 鋼管刻度標(biāo)記

4.3 試驗具體步驟

試驗由2人操作，1人操作叉車，實現(xiàn)抓取前夾爪向下的運動和抓取后夾爪連同管道向上提升的運動；1人操作夾爪的閉合與管道夾緊后與滾輪的旋轉(zhuǎn)。試驗流程分為如下8個步驟，抓管及管道主動滾動測試（355 mm圓管）如圖17所示。

圖17 抓管及管道主動滾動測試（355 mm直徑圓管）

（1）測試前，保證夾爪處于最大張開狀態(tài)。

（2）操作叉車向下運動，將夾爪最端部降低至鋼管水平最大橫截面高度以下，與即將接觸地面之間的5種不同高度。

（3）操作液壓缸，夾爪開始閉合，夾持鋼管離開地面后升起叉車。

（4）升起叉車至一定高度后停止叉車運動，同時夾爪繼續(xù)閉合。

（5）夾爪閉合至自動停止為止，開始操作液壓馬達(dá)，旋轉(zhuǎn)橡膠滾輪。目測4組橡膠滾輪與鋼管是否同時旋轉(zhuǎn)，無打滑現(xiàn)象即說明夾持到位。

（6）操作滾輪旋轉(zhuǎn)，觀測刻度與指針對齊情況。

（7）調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)速度，繼續(xù)操作滾輪旋轉(zhuǎn)，觀測刻度與指針對齊情況。

（8）更換其他直徑鋼管，重復(fù)過程步驟1—7。

4.4 試驗結(jié)果

夾爪端部不同距地面高度，抓取355 mm直徑圓管情況見表3，主動旋轉(zhuǎn)355 mm直徑圓管的刻度與指針對齊情況見表4，得到以下3個試驗結(jié)論。

表3 夾爪端部距地面不同高度，抓取直徑355 mm圓管情況

表4 主動旋轉(zhuǎn)直徑355 mm圓管的刻度與指針對齊情況

（1）當(dāng)活動爪最端部剛剛低至管道水平最大橫截面高度以下時，或距離地面太近時無法成功抓取，但在管道最大橫截面高度與地面之間的絕大部分高度位置，皆可實現(xiàn)，3種直徑規(guī)格管道的夾取，有效降低了操作難度。

（2）抓手可以在管道夾緊過程中，自動使其到達(dá)抓手內(nèi)的預(yù)定位置。

（3）考慮到穿插螺栓的光孔尺寸要較螺栓的公稱直徑為大，例如M8螺栓的公稱直徑為8 mm，而穿插M8螺栓的光孔尺寸通常為10 mm，即可允許≯±1 mm的孔心偏差；在煤礦井下巷道中管道對接所使用螺栓，其公稱直徑一般為10 mm或>20 mm，而螺栓的公稱直徑越大，穿插螺栓的光孔尺寸也更大，使用中甚至允許≥±1 mm的孔心偏差。

試驗結(jié)果表明，通過橡膠滾輪的主動旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了管道沿其軸向的主動旋轉(zhuǎn)，精度可用于法蘭螺栓孔的定位栓接。

結(jié) 語

針對煤礦井下巷道特殊環(huán)境，設(shè)計了1種垂直起降式管道螺孔對接機(jī)器人，并完成了正運動學(xué)求解、工作空間仿真和動力學(xué)仿真，以及主動滾動抓手結(jié)構(gòu)的試驗驗證。垂直起降裝置輔以其他自由度能夠高效的完成管道舉升，臨時托架的設(shè)置能夠彌補(bǔ)該機(jī)器人構(gòu)型在作業(yè)中的不足，創(chuàng)造性地設(shè)計了抓手內(nèi)鋼管的主動滾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，并完成了試驗驗證，對巷道管道的智能化安裝提供了堅實的理論與技術(shù)支持。

編輯丨李莎

審核丨趙瑞

煤炭科學(xué)研究總院期刊出版公司擁有科技期刊21種。其中，SCI收錄1種，Ei收錄5種、CSCD收錄6種、Scopus收錄8種、中文核心期刊9種、中國科技核心期刊11種、中國科技期刊卓越行動計劃入選期刊4種，是煤炭行業(yè)最重要的科技窗口與學(xué)術(shù)交流陣地，也是行業(yè)最大最權(quán)威的期刊集群。

期刊簡介

《智能礦山》（月刊，CN 10-1709/TN，ISSN 2096-9139）是由中國煤炭科工集團(tuán)有限公司主管、煤炭科學(xué)研究總院有限公司主辦的聚焦礦山智能化領(lǐng)域產(chǎn)學(xué)研用新進(jìn)展的綜合性技術(shù)刊物。

主編：王國法院士

刊載欄目：企業(yè)/團(tuán)隊/人物專訪政策解讀視角·觀點智能示范礦井對話革新·改造學(xué)術(shù)園地、專題報道等。

投稿網(wǎng)址：www.chinamai.org.cn（期刊中心-作者投稿）

?? 征稿函詳見鏈接： 征稿┃《智能礦山》面向廣大讀者征稿，歡迎投稿

期刊成果：創(chuàng)刊5年來，策劃出版了“中國煤科煤礦智能化成果”“陜煤集團(tuán)智能化建設(shè)成果”“聚焦煤炭工業(yè)‘十四五’高質(zhì)量發(fā)展”等特刊/專題30多期。主辦“煤礦智能化重大進(jìn)展發(fā)布會”“煤炭清潔高效利用先進(jìn)成果發(fā)布會”“《智能礦山》理事、特約編輯年會暨智能化建設(shè)論壇”“智能礦山零距離”“礦山智能化建設(shè)運維與技術(shù)創(chuàng)新高新研修班”等活動20余次。組建了理事會、特約編輯團(tuán)隊、卓越人物等千余人產(chǎn)學(xué)研用高端協(xié)同辦刊團(tuán)隊，打造了“刊-網(wǎng)-號-群-庫”全覆蓋的1+N全媒體傳播平臺，全方位發(fā)布礦山智能化領(lǐng)域新技術(shù)、新產(chǎn)品、新經(jīng)驗。

?? 具體詳見鏈接：《智能礦山》創(chuàng)刊5周年回顧

聯(lián)系人：李編輯 010-87986441

郵發(fā)代號：82-476

?? 期刊訂閱詳見鏈接：歡迎訂閱┃《智能礦山》雜志2026年訂閱開始了！

往期薦讀

• 重磅通知┃關(guān)于召開煤炭無人化開采數(shù)智技術(shù)研討暨重大進(jìn)展發(fā)布會的通知(2026年1月9—11日北京)

• 行業(yè)聚焦┃2025年礦山智能化建設(shè)運維與技術(shù)創(chuàng)新高級研修班成功在威海舉辦

• 行業(yè)聚焦┃2025智慧礦山技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇（新疆）成功召開

• 行業(yè)聚焦┃2024年煤炭清潔高效利用智能化成果發(fā)布暨選煤廠智能化建設(shè)論壇順利召開

• 征稿┃《智能礦山》面向廣大讀者征稿，歡迎投稿

• 歡迎訂閱┃《智能礦山》雜志2026年訂閱開始了！

• 行業(yè)聚焦┃2024年煤礦智能化重大進(jìn)展發(fā)布會成功召開

• 《智能礦山》創(chuàng)刊4周年回顧

• 王國法院士煤礦智能化觀點集錦

• 新書訂閱 ┃《中國煤礦智能化發(fā)展報告（2024年）》（王國法，劉峰 主編）

• 訂閱┃探秘太陽石的奧秘 呈現(xiàn)煤的真身：太陽石系列科普叢書重磅發(fā)售

往期特刊

中國煤科特刊

陜煤集團(tuán)特刊

神東專欄

重大進(jìn)展特刊

露天礦特刊

理事單位特刊

紅柳林煤礦特刊

創(chuàng)新技術(shù)特刊

創(chuàng)刊號

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